電氣工程課程設(shè)計(jì)-某冶金機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　2011年 7月 18 日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　課程 電氣工程課程設(shè)計(jì) </p><p>　　題目

2、 某廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì) </p><p>　　專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 姓名 學(xué)號(hào) </p><p><b>　　主要內(nèi)容：</b></p><p>　　對(duì)中小型工廠的供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，模擬一個(gè)中小型工廠10/0.4kV、容量為1000kV

3、A的降壓變電所，既含有高壓供電部分又含有電力變壓器低壓配電部分，注重理論聯(lián)系實(shí)際，理論知識(shí)力求全面，同時(shí)注重介紹和反映現(xiàn)代供配電技術(shù)的新技術(shù)。其它各項(xiàng)設(shè)計(jì)，均應(yīng)根據(jù)本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　參考資料：</b></p><p>　　[1] 于永源，楊綺雯．電力系統(tǒng)分析

4、（第二版）[M]．北京：中國電力出版社，2004． [2] 電力工業(yè)部西北電力設(shè)計(jì)院編．電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)（下冊(cè)）[M]．北京：中國電力出版社，1998年10月． </p><p>　　[3] 電力工業(yè)部西北電力設(shè)計(jì)院編．變電所總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[M]．北京：中國電力出版社，1996年12月． [4] 電力工業(yè)部西北電力設(shè)計(jì)院編．電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)（1冊(cè)）[M]．北京：中國電力出版社，1

5、996年6月．</p><p>　　完成期限 2011.7.10至2011.7.18 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　專業(yè)負(fù)責(zé)人 </p><p>　　2011年 7 月 9 日</p><p&

6、gt;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)要求1</b></p><p>　　2 工廠負(fù)荷計(jì)算及配電系統(tǒng)的確定1</p><p>　　2.1 工廠實(shí)際情況的介紹1</p><p>　　2.2 工廠負(fù)荷計(jì)算和無功補(bǔ)償計(jì)算3</p><p>　

7、　2.3變電所位置和型式的選擇7</p><p>　　3電氣設(shè)備的選擇與電氣校驗(yàn)7</p><p>　　3.1變電所主變壓器臺(tái)數(shù)、容量及主結(jié)線方案的選擇7</p><p>　　3.2 高低壓線路的選擇9</p><p>　　3.3計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值9</p><p>　　4 短路電流計(jì)算10&

8、lt;/p><p>　　4.1繪制計(jì)算電路10</p><p>　　4.2確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值11</p><p>　　4.3變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)11</p><p>　　5繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)12</p><p>　　5.1變電所二次回路方案的選擇12</p><p>　　5.2變電所

9、繼電保護(hù)裝置14</p><p>　　5.3主變壓器速斷電流保護(hù)16</p><p>　　6防雷和接地裝置的設(shè)計(jì)16</p><p>　　6.1接地電阻的要求16</p><p>　　6.2 接地裝置的設(shè)計(jì)16</p><p><b>　　7 結(jié)論17</b></p>&

10、lt;p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　?。?）根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所的位置與型式。</p><p>　?。?）確定變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)與容

11、量、類型。</p><p>　?。?）選擇變電所主結(jié)線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線。</p><p>　?。?）確定二次回路方案。</p><p>　?。?）選擇整定繼電保護(hù)裝置。</p><p>　?。?）確定防雷和接地裝置。</p><p>　?。?）繪制設(shè)計(jì)圖樣。</p><p>　　2 工廠

12、負(fù)荷計(jì)算及配電系統(tǒng)的確定</p><p>　　2.1 工廠實(shí)際情況的介紹</p><p>　　1.本次設(shè)計(jì)的機(jī)器廠廠區(qū)平面布置圖如圖2.1所示</p><p>　　圖2.1廠區(qū)平面布置圖</p><p>　　圖2.1 廠區(qū)平面布置圖</p><p>　　2.各車間負(fù)荷情況見表2-1。</p><p&

13、gt;　　表2-1 各車間負(fù)荷情況</p><p><b>　　3.供電電源。</b></p><p>　　按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號(hào)為L(zhǎng)GJ-185，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為1.5m；干線首端（即電力系統(tǒng)的饋電變電所）距離本廠約10km，該干線首端

14、所裝高壓斷路器的斷流容量為500MVA，此斷路器配備有定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，其定時(shí)限過電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.4s。為滿足工廠二級(jí)負(fù)荷的要求，可采用聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長(zhǎng)度達(dá)100km，電纜線路總長(zhǎng)度達(dá)30km。</p><p><b>　　4.氣象資料。</b></p><p>　　本廠所在地區(qū)的年最高

15、氣溫為40℃，年平均氣溫為20℃，年最低氣溫為-5℃，年最熱月平均最高氣溫為35℃，年最熱月平均氣溫為28℃，年最熱月地下0.8m處平均溫度為25℃，年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)，年雷暴日數(shù)為32。</p><p><b>　　5.地質(zhì)資料。</b></p><p>　　本廠所在地區(qū)平均海拔500m，地層以砂粘土為主，地下水位為2m。</p><p>&l

16、t;b>　　6.電費(fèi)制度。</b></p><p>　　本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計(jì)量電能，設(shè)專用計(jì)量柜，按兩部電費(fèi)制繳納電費(fèi)。每月基本電費(fèi)按主變壓器容量為18元/（kVA），動(dòng)力電費(fèi)為1元/（kWh)，照明（含家電）電費(fèi)為0.56元/（kWh），工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.</p><p>　　2.2 工廠負(fù)荷計(jì)算和無功補(bǔ)償計(jì)算</p&

17、gt;<p><b>　　2.2.1負(fù)荷計(jì)算</b></p><p>　　負(fù)荷計(jì)算，可作為按發(fā)熱條件選擇變壓器、導(dǎo)體及電器的依據(jù)，并用來計(jì)算電壓損失和功率損耗；也可作為電能消耗及無功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算依據(jù)</p><p>　　單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式</p><p>　　1）有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW）</p>&l

18、t;p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　2) 無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kVAR）</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　3）視在計(jì)算負(fù)荷（單位為KVA）</p><p><b>　?。?-3）</b></p>&

19、lt;p>　　4）計(jì)算電流（單位為A）</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　為用電設(shè)備的額定電壓</p><p><b>　　則由以上得：</b></p><p>　　鑄造車間的動(dòng)力負(fù)荷：查表得=345kW，=0.4，=0.65，=1.17，因此</p&g

20、t;<p>　　鑄造車間的照明負(fù)荷：查表得=8Kw，=0.9，=1.0，=0，因此</p><p>　　因此總的負(fù)荷為：（取）</p><p>　　鍛壓車間的動(dòng)力負(fù)荷：查表得，，=0.65，=1.17，因此</p><p>　　鍛壓車間的照明負(fù)荷：查表得=7kW，，=1.0，=0，因此</p><p>　　因此總的負(fù)荷為：（?。?/p>

21、</p><p>　　經(jīng)過計(jì)算，得到各車間和生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算表，如表2-1所示（額定電壓取380V）。</p><p>　　表2-2 各車間和生活區(qū)及整個(gè)工廠的負(fù)荷計(jì)算表</p><p>　　2.2.2無功功率的補(bǔ)償</p><p>　　提高功率因數(shù)，可以充分利用系統(tǒng)內(nèi)各發(fā)電變電設(shè)備的容量，增加其輸電能力，減少供電線路導(dǎo)線的截面，節(jié)約有色金屬

22、，減少電力網(wǎng)中的功率損耗和電能損耗，并降低線路中的電壓損失，達(dá)到節(jié)約電能和提高供電質(zhì)量的目的。</p><p>　　由上得整個(gè)低壓側(cè)的負(fù)荷：</p><p>　　則由最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)公式得：</p><p>　　該廠380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)又有0.73，而供電部門要求該廠10kV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不低于0.9，考慮到主變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因

23、此380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，暫取0.92來計(jì)算380V側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量</p><p>　　則選PGJ1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，采用1臺(tái)主屏與5臺(tái)輔屏相組合，，則總共容量。補(bǔ)償前后變壓器低壓側(cè)的有功計(jì)算負(fù)荷基本不變，計(jì)算電流 ，功率因數(shù)提高為cosφ = ，滿足規(guī)定的要求。</p><p>　　2.3變電所位置和型式的選擇</p&

24、gt;<p>　　2.3.1變電所所址選擇的一般原則</p><p>　　變電所所址的選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較后確定：</p><p>　　1)盡量接近負(fù)荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬量。</p><p>　　2)進(jìn)出線方便，特別是要便于架空進(jìn)出線。</p><p>　　3)接近電源側(cè)，別是

25、工廠的總降壓變電所和高壓配電所。</p><p>　　4)設(shè)備運(yùn)輸方便，特別是要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運(yùn)輸。</p><p>　　5)不應(yīng)設(shè)在有劇烈運(yùn)動(dòng)或高溫的場(chǎng)所，無法避開時(shí)應(yīng)有防震和隔熱措施。</p><p>　　6)不應(yīng)設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，無法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源的下風(fēng)側(cè)。</p><p>　　7)不應(yīng)設(shè)在廁所

26、、浴室和其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方，且不應(yīng)與上述場(chǎng)所貼鄰。</p><p>　　不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或者正下方。當(dāng)與有爆炸或火宅危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物相毗連時(shí)，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50058-1992《爆炸物和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。</p><p>　　8)不應(yīng)設(shè)置在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所。</p><p>　　3 電氣設(shè)備選擇與電器校驗(yàn)<

27、;/p><p>　　3.1變電所主變壓器臺(tái)數(shù)、容量及主結(jié)線方案的選擇</p><p>　　3.1.1主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇</p><p>　　根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮有下列兩種可供選擇的方案：</p><p>　　1、裝設(shè)一臺(tái)變壓器：型號(hào)為S9型，而容量根據(jù)式≥，為主變壓器容量，為補(bǔ)償后總的計(jì)算負(fù)荷。選，即選一臺(tái)

28、S9-1000/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級(jí)負(fù)荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。</p><p>　　2、裝設(shè)兩臺(tái)變壓器：型號(hào)為S9型，而每臺(tái)變壓器容量根據(jù)式（3-1）、（3-2）選擇，即</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　（Ⅱ）

29、 （3-2）</p><p>　　因此選兩臺(tái)則是S9-630/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級(jí)負(fù)荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。主變壓器的聯(lián)結(jié)組均為Yyn0。</p><p>　　3.1.2主結(jié)線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較</p><p>　　為了能夠安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的選擇，在此對(duì)主結(jié)線方案進(jìn)行

30、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。</p><p>　　表3-1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較圖</p><p>　　3.1.3變電所主結(jié)線方案的選擇</p><p>　　從上表可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺(tái)主變的主結(jié)線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺(tái)主變的主結(jié)線方案；按經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，裝設(shè)一臺(tái)主變的主結(jié)線方案比裝設(shè)兩臺(tái)主變的主結(jié)線方案少投資15.74萬元，相差在20萬元內(nèi)，因此決定采用裝設(shè)兩臺(tái)主變的主結(jié)線方案比較安全

31、可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主結(jié)線方案如附錄所示。</p><p>　　3.2變電所高、低壓線路的選擇</p><p>　　3.2.1 10kV高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇</p><p>　　1．10kV高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn)</p><p>　　采用LGJ型鋼芯鋁絞線架空敷設(shè)，接往10kV公用干線。</p><

32、p><b>　　按發(fā)熱條件選擇</b></p><p>　　由及室外環(huán)境溫度為40℃，初選LGJ-35，其40℃時(shí)的，滿足發(fā)熱條件。</p><p><b>　　校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度</b></p><p>　　最小允許截面Amin=25mm2，而LGJ-35滿足要求，故選它。</p><p>　　由

33、于此線路很短，故不需要校驗(yàn)電壓損耗。</p><p>　　2．高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗(yàn)</p><p>　　采用YJL22-10000型交流聚乙烯絕緣的鋁芯電纜埋地敷設(shè)。</p><p><b>　　按發(fā)熱條件選擇</b></p><p>　　由及土壤環(huán)境25℃，初選纜線芯截面為25mm2的交聯(lián)電纜，其，

34、滿足發(fā)熱條件。</p><p><b>　　校驗(yàn)熱穩(wěn)定度</b></p><p>　　按式A≥Amin=I∞(3)（/C），A為母線截面積，單位為mm2；Amin為滿足短路熱穩(wěn)定條件的最大截面積，單位為mm2；C為材料熱穩(wěn)定系數(shù)；I∞(3) 為母線通過的三項(xiàng)短路穩(wěn)態(tài)電流，單位為A；tima為短路發(fā)熱假想時(shí)間，單位為s；本電纜線中I∞(3) =1720A，tima=0.

35、5+0.2+0.05=0.75s，終端變電所保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.5s，斷路器斷路時(shí)間為0.2s，C=84，把這些數(shù)據(jù)代入公式得Amin= I∞(3)（/C）=1.6×103A×（/84）=16.5mm2＜A=25mm2；滿足要求。</p><p>　　因此選擇YJL22-10000-3×25電纜。</p><p>　　3.3計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值<

36、;/p><p><b>　　1電力系統(tǒng)</b></p><p>　　已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量，則</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　2架空線路</b></p><p>　　LGJ-185的線路電流，而線路L=

37、10km，則 </p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　3電力變壓器</b></p><p>　　變壓器的短路電壓百分值Uk%=4.5，則</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　

38、因此繪制短路計(jì)算等效電路如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3短路計(jì)算等效電路</p><p><b>　　4 短路電流計(jì)算</b></p><p><b>　　4.1計(jì)算電路</b></p><p>　　圖4.1 計(jì)算電路圖</p><p>　　4.2 確定短路計(jì)算

39、基準(zhǔn)值</p><p>　　設(shè)基準(zhǔn)容量，基準(zhǔn)電壓，為短路計(jì)算電壓，即高壓側(cè)，低壓側(cè)，則</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　4.3變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)</p><p>　　4.3.1 10k

40、V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)</p><p><b>　　1．按工作電壓選擇</b></p><p>　　設(shè)備的額定電壓UN。e一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓UN，即UN。e≥UN。</p><p><b>　　2．按工作電流選擇</b></p><p>　　設(shè)備的額定電流IN。e一般不應(yīng)小于所在電路的計(jì)

41、算電流I30，即IN。e≥I30。</p><p><b>　　3．按斷流能力選擇</b></p><p>　　設(shè)備的額定開斷電流Ioc，對(duì)分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備來說，不應(yīng)小于它可能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪酚行е礗k（3），即Ioc≥Ik（3）。</p><p>　　4. 按短路的動(dòng)熱穩(wěn)定度校驗(yàn)</p><p><b>　　

42、1）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件</b></p><p>　　imax≥ish（3）或Imax≥Ish（3） （4-3）</p><p>　　imax、Imax分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，ish（3）、Ish（3）分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值和有效值。</p><p><b>　　2）熱穩(wěn)

43、定校驗(yàn)條件</b></p><p>　　It2.t≥I∞（3）2.tima （4-4）</p><p>　　對(duì)應(yīng)上面的分析，如表4.3所示，由它可知所選一次設(shè)備均滿足要求。</p><p>　　表4-3 10kV一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)</p><p>　　

44、4.3.2一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)</p><p>　　同樣，做出380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)，如表4-4所示，所選數(shù)據(jù)均滿足要求。</p><p>　　表4-4 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)</p><p>　　5繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1變電所二次回路方案的選擇</p><p>　　5.1.1高壓短路

45、的控制與信號(hào)回路</p><p>　　斷路器采用手力操動(dòng)機(jī)構(gòu)</p><p>　　表5-1手力操動(dòng)機(jī)構(gòu)的斷路器控制回路及其信號(hào)系統(tǒng)</p><p>　　合閘時(shí)，推上操作機(jī)構(gòu)手柄使斷路器合閘。這時(shí)斷路器的輔助觸點(diǎn)QF3—4閉合，紅燈RD亮，指示斷路器已經(jīng)合閘。由于該回路有限流電阻R2，跳閘線圈YR雖有電流通過，但電流很小,不會(huì)動(dòng)作。紅燈RD亮，還表明跳閘回路及控制回路

46、的熔斷器FU1、FU2是完好的，即紅燈RD同時(shí)起著監(jiān)視跳閘回路完好性的作用。 </p><p>　　分閘時(shí)，扳下操作機(jī)構(gòu)手柄使斷路器分閘。斷路器的輔助觸點(diǎn)QF3—4斷開，切斷跳閘回路，同時(shí)輔助觸點(diǎn)QF1—2閉合，綠燈GN亮，指示斷路器已經(jīng)分閘。綠燈GN亮，還表明控制回路的熔斷器FU1、FU2是完好韻，即綠燈GN同時(shí)起著監(jiān)視控制回路完好性的作用。</p><p>　　在斷路器正常操作分、合閘

47、時(shí)，由于操作機(jī)構(gòu)輔助觸點(diǎn)QM與斷路器輔助觸點(diǎn)QF5—6都是同時(shí)切換的，總是一開一合，所以事故信號(hào)回路總是不通的，不會(huì)錯(cuò)誤地發(fā)出事故信號(hào)。</p><p>　　當(dāng)一次電路發(fā)生短路故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，其出口繼電器KM觸點(diǎn)閉合，接通跳閘線圈YR的回路(QF3—4原已閉合)，使斷路器跳閘。隨后QF3—4斷開，使紅燈RD滅，并切斷YR的跳閘電源。與此同時(shí)，QF1—2閉合，使綠燈GN亮。這時(shí)操作機(jī)構(gòu)的操作手柄雖然仍在合

48、閘位置，但其黃色指示牌掉落，表示斷路器自動(dòng)跳閘。同時(shí)事故信號(hào)回路接通，發(fā)出音響和燈</p><p>　　光信號(hào)。這事故信號(hào)回路是按“不對(duì)應(yīng)原理”接線的，由于操作手柄仍在合閘位置，其輔助觸點(diǎn)QM閉合，而斷路器已事故跳閘，其輔助觸點(diǎn)QF5—6也返回閉合，因此事故信號(hào)回路接通。當(dāng)值班員得知事故跳閘信號(hào)后，可將操作手柄扳下至分閘位置，這時(shí)黃色指示牌隨之返回，事故信號(hào)也隨之解除?？刂苹芈分蟹謩e與指示燈GN和RD串聯(lián)的電阻R

49、1和R2，主要用來防止指示燈燈座短路時(shí)造成控制回路短路或斷路器誤跳閘。</p><p>　　5.2.2絕緣監(jiān)察回路</p><p>　　絕緣監(jiān)視裝置用于小接地電流的電力系統(tǒng)中，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)單相接地故障，以免單相接地故障發(fā)展為兩相接地短路，造成停電事故。</p><p>　　6～35kV系統(tǒng)的絕緣監(jiān)視裝置，可采用三個(gè)單相雙繞組電壓互感器和三只電壓表進(jìn)行測(cè)量，也可以采用

50、一個(gè)三相五芯柱三繞組電壓互感器測(cè)量。當(dāng)一次電路某一相發(fā)生接地故障時(shí)，電壓互感器二次側(cè)的對(duì)應(yīng)相的電壓表指零，其他兩相的電壓表讀數(shù)則升高到線電壓。由指零電壓表的所在相即可得知該相線發(fā)生了單相接地故障。但是這種絕緣監(jiān)視裝置不能判明是哪一條線路發(fā)生了故障，因此它是無選擇性的，只適用于出線不多的系統(tǒng)及作為有選擇性的單相接地保護(hù)的一種輔助裝置。</p><p>　　5.2 變電所繼電保護(hù)裝置</p><p

51、>　　5.2.1主變壓器的瓦斯保護(hù)裝置</p><p>　　規(guī)定：對(duì)電力變壓器的下列故障及異常運(yùn)行方式，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置：①繞組及其引出線的相間短路和中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路；②繞組的匝間短路；③外部短路引起的過電流；④中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中外部接地短路引起的過電流及中性點(diǎn)過電壓；⑤過負(fù)荷；⑥油面降低；⑦變壓器溫度升高或油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。不同容量、不同使用地點(diǎn)的變壓器裝設(shè)的保護(hù)裝置不同，見

52、規(guī)程規(guī)定，下面主要介紹變壓器的瓦斯保護(hù)。 </p><p>　　瓦斯保護(hù)稱氣體繼電保護(hù)，是保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本的相當(dāng)靈敏的保護(hù)裝置，瓦斯保護(hù)的主要元件是瓦斯繼電器(又稱氣體繼電器KG)，它裝設(shè)在油浸式變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管中部。</p><p>　　a)正常狀態(tài) b)輕瓦斯動(dòng)作 c)重瓦斯動(dòng)作 d)嚴(yán)重漏油時(shí)</p><

53、;p>　　圖a 圖b 圖c 圖d</p><p>　　1.在變壓器正常運(yùn)行時(shí)，瓦斯繼電器的容器內(nèi)包括其中的上下開口油杯，都</p><p>　　是充滿油的；而上下油杯因各自平衡錘的作用而升起，如圖a所示。此時(shí)上下兩對(duì)觸點(diǎn)都是斷開的。</p><p>　　2.當(dāng)變壓器油

54、箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，由故障產(chǎn)生的少量氣體慢慢升起，進(jìn)入瓦斯繼電器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有殘余的油而使其力矩大于轉(zhuǎn)軸的另一端平衡錘的力矩而降落，如圖b所示。這時(shí)上觸點(diǎn)接通信號(hào)回路，發(fā)出音響和燈光信號(hào)，這稱之為“輕瓦斯動(dòng)作”。</p><p>　　3.當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，如相間短路、鐵心起火等，由故障產(chǎn)生的氣體很多，帶動(dòng)油流迅猛地由變壓器油箱通過聯(lián)通管進(jìn)入油枕。這大

55、量的油氣混合體在經(jīng)過瓦斯繼電器時(shí)，沖擊擋板，使下油杯下降，如圖c所示。這時(shí)下觸點(diǎn)接通跳閘回路(通過中間繼電器)，使斷路器跳閘，同時(shí)發(fā)出音響和燈光信號(hào)，這稱之為“重瓦斯動(dòng)作”。 </p><p>　　4.如果變壓器油箱漏油，使得瓦斯繼電器容器內(nèi)的油也慢慢流盡，如圖d所示。先是瓦斯繼電器的上油杯下降，上觸點(diǎn)接通，發(fā)生報(bào)警信號(hào)；接著其下油杯下降，下觸點(diǎn)接通，使斷路器跳閘，同時(shí)發(fā)出跳閘信號(hào)。</p><

56、;p>　　5.2.2主變壓器的過電流保護(hù)</p><p>　　反時(shí)限過電流保護(hù)裝置由GL15型感應(yīng)式電流繼電器組成，其原理如圖8-2所示。當(dāng)一次電路發(fā)生相間短路時(shí)，電流繼電器KA動(dòng)作，經(jīng)過一定延時(shí)后(反時(shí)限特性)。其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，這時(shí)斷路器QF因其跳閘線圈YR被“去分流”而跳閘，切除短路故障。在繼電器KA去分流跳閘的同時(shí)，其信號(hào)牌掉下，指示保護(hù)裝置已經(jīng)動(dòng)作。在短路故障切除后，繼電器自動(dòng)返回，其

57、信號(hào)牌可利用外殼上的旋鈕手動(dòng)復(fù)位。要求，繼電器這兩對(duì)觸點(diǎn)的動(dòng)作程序必須是常開觸點(diǎn)先閉合，常閉觸點(diǎn)后斷開的轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)。</p><p>　　5.2.3電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　其中可靠系數(shù)，繼電器返回系數(shù)，接線系數(shù)，電流互感器的電流比，I1NT= ，則:</p>&l

58、t;p>　　因此過電流保護(hù)動(dòng)作電流整定為7A。</p><p>　　5.2.4電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定</p><p>　　變壓器過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，也按階梯原則整定。但對(duì)車間變電所來說，由于它屬于電力系統(tǒng)的終端變電所，因此其動(dòng)作時(shí)間可整定為最小值0.5s 。</p><p>　　5.2.5電流保護(hù)靈敏度的校驗(yàn)</p><p>　　變壓

59、器過電流保護(hù)的靈敏度，按變壓器低壓側(cè)母線在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)發(fā)生兩相短路（換算到高壓側(cè)的電流值）來校驗(yàn)。其靈敏度的要求也與線路過電流保護(hù)相同，即,個(gè)別情況可以使。</p><p>　　5.3主變壓器速斷電流保護(hù)</p><p>　　5.3.1速斷電流的整定</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>

60、<b>　　其中，，，</b></p><p>　　因此速斷保護(hù)電流為 </p><p>　　5.3.2速斷電流倍數(shù)</p><p>　　6防雷和接地裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　6.1接地電阻的要求</p><p>　　此變電所的公共接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足一下條件：</p>&

61、lt;p><b>　　且</b></p><p><b>　　其中</b></p><p>　　因此公共接地裝置接地電阻</p><p>　　6.2二接地裝置的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1）接地方案</b></p><p>　　初步考慮采用

62、長(zhǎng)2.5m，直徑50mm的鋼管作為接地體，垂直打入地下，管頂與地面距離0.6m，鋼管沿變電所三面環(huán)形布置，鋼管之間的距離為5m，且用40×40mm2扁鋼焊接相聯(lián)。</p><p>　　2）計(jì)算單根鋼管的接地電阻</p><p>　　砂粘土的電阻率 ρ=100Ω·m，則</p><p><b>　　因此不滿足</b></

63、p><p>　　3）接地電阻的驗(yàn)算及鋼管根數(shù)的計(jì)算</p><p>　　滿足RE≤3.65Ω的接地電阻要求。</p><p>　　變電所接地裝置平面布置圖如圖6-1所示。</p><p>　　圖6.1 變電所接地裝置平面布</p><p><b>　　7 結(jié) 論</b></p><

64、;p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了動(dòng)手、思考和解決問題的能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，通過設(shè)計(jì)這個(gè)方案包括設(shè)計(jì)了負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償，變電所位置和型式的選擇，變電所主變壓器臺(tái)數(shù)、容量及主結(jié)線方案的選擇，短路電流的計(jì)算，變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)，變電所高、低壓線路的選擇，變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)的整定，防雷和接地裝置的確定。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p

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